Sebbene si tratti di un ambiente di ridotte dimensioni, il tempio si distingue per la ricchezza di opere di valore che contiene. È a navata unica, rettangolare, con presbiterio sporgente e due altari laterali, con soffitto in legno a capriate tutto decorato con motivi floreali. Il presbiterio conserva il lacerto di un affresco quattrocentesco raffigurante l'Arcangelo Gabriele. L'altare maggiore risale alla metà del Settecento e reca sul timpano le statue delle tre Virtù teologali. Sulla volta, l'affresco di Domenico Fossati della Santissima Trinità. La pala di San Gregorio magno, invece, è seicentesca ed è opera di Jacopo Palma il Giovane.
A sinistra dell'altar maggiore c'è l'altare della Madonna del Carmine, eretto dall'omonima confraternita nella seconda metà del XVII secolo. Conserva una statua della Madonna con Bambino attribuita a Giacomo Piazzetta.
A destra, l'altare di San Carlo. contiene una pala di Gaspare Diziani raffigurante il Transito di san Giuseppe con san Carlo, manomessa nell'Ottocento quando furono sovrapposti i santi Filippo Neri e Agata.
Tra le altre opere presenti nella chiesa sono da ricordare: le due tele e l'ovale di Agostino Ridolfi: Il figliol prodigo accolto dal padre, Il buon samaritano e l'Assunzione di Maria Vergine; la pala di San Carlo Borromeo in adorazione del Crocifisso ha l'apparizione della Madonna con il Bambino di Ascanio Spineda; la pala Sant'Agata di Giacomo Bravo e il San Lorenzo martire di autore ignoto del tardo Cinquecento.
Si consiglia di verificare la corrispondenza degli orari di apertura contattando direttamente la struttura.